Лабораторная работа 42. Получение и исследование поляризованного света

Рассмотрим прохождение линейно поляризованного света через кристалл. Свет определенной длины волны, прошедший через поляризатор, направим нормально на кристаллическую пластинку, вырезанную из одноосного кристалла параллельно его оптической оси.

Внутри кристалла будут распространяться по одному направлению, но с различными скоростями два луча, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые принято называть главными направлениями кристаллической пластинки.

Если путь лучей в кристалле равен l, то возникающая на этом пути оптическая разность хода равна , и соответствующая этой разности хода разность фаз будет равна:

. (10)

На выходе из кристалла колебания вектора Епредставляют сумму двух взаимно перпендикулярных колебаний одинаковой частоты с разностью фаз j. Если смотреть навстречу лучу, то конец результирующего вектора Енепрерывно вращается, скользя по эллипсу. На рис. 9 изображена схема такой эллиптически поляризованной волны, распространяющейся в направлении оси OX.

Рис. 9. Эллиптически поляризованная волна.

Форма эллипса и его ориентация относительно осей (оптической оси и направления, перпендикулярного ей) зависят от разности хода складывающихся волн. Эллиптическая поляризация - наиболее общий вид поляризации поперечных волн. Частными случаями эллиптической поляризации являются: линейная, когда длина одной из осей эллипса равна нулю, и круговая (циркулярная), когда оси эллипса одинаковы.

Анизотропная пластинка, при прохождении которой разность оптических путей обыкновенной и необыкновенной волн составляет:

, (11)

где m = 0, 1, 2, ..., называется пластинкой в четверть волны.

Если линейно поляризованный свет падает нормально на такую пластинку, то выходящий из нее свет будет в общем случае эллиптически поляризован. Оси эллипса будут параллельны главным направлениям пластинки. Если плоскость поляризации падающего на пластинку луча делит пополам угол между главными направлениями, то свет, выходящий из пластинки в четверть волны, будет поляризованным по кругу.

Кристаллическая пластинка, вносящая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами:

, (12)

где m = 0, 1, 2 ... , называется полуволновой или пластинкой в половину длины волны.

На выходе из такой пластинки обыкновенный и необыкновенный лучи, складываясь, вновь дают линейно поляризованный свет, однако его плоскость поляризации окажется повернутой на угол 2a, (a -угол между плоскостью колебаний вектора Ев падающей волне и осью пластинки).

Основной задачей данной работы является ознакомление с методами получения света с заданным видом поляризации и со способами исследования состояния поляризации светового пучка.

Описание установки

Свет от лампы накаливания S (рис.10) проходит через конденсорную линзу L и падает на входную щель S₁ монохроматора УМ-2 (оптическая схема этого прибора прилагается к работе). Полученный монохроматический пучок света через выходную щель S₂ монохроматора попадает на селеновый фотоэлемент F. Отсчетным устройством для измерения фототока служит микроамперметр.

Рис. 10.Оптическая схема установки.

Между конденсором L и входной щелью монохроматора S₁ устанавливают поляризационные приспособления: два поляроида P и A, служащих поляризатором и анализатором, соответственно, и кристаллическую пластинку C₁ (или кристаллическую пластинку С₂). Все они установлены во вращающихся оправах с градусными шкалами.